DE102013010570B4

DE102013010570B4 - sound transformer and loudspeaker

Info

Publication number: DE102013010570B4
Application number: DE102013010570.6A
Authority: DE
Inventors: Johannes Siegler
Original assignee: KSdigital GmbH
Current assignee: KSdigital GmbH
Priority date: 2013-06-25
Filing date: 2013-06-25
Publication date: 2023-01-05
Anticipated expiration: 2033-06-26
Also published as: DE102013010570A1

Abstract

Schalltransformator mit einem Eingang (16) zum Einstrahlen von Schallwellen, wenigstens einem Ausgang (30) zum Abstrahlen von transformierten Schallwellen und mit wenigstens einem Schallkanal (20), der die Schallwellen vom Eingang (16) zum Ausgang (30) leitet,wobei der Schallkanal (20) im Bereich des Eingangs (16) in einer transversal zu einer Hauptausbreitungsrichtung der Schallwellen verlaufenden Schnittebene einen rotationssymmetrischen Querschnitt hat, der im Bereich des Ausgangs (30) in einen schlitzförmigen Querschnitt übergeht, ferner umfassend einen Außenkörper (24) und einen im Inneren des Außenkörpers (24) angeordneten Innenkörper (22), wobei der Schallkanal (20) als Spalt zwischen einer Außenfläche des Innenkörpers (22) und einer Innenfläche des Außenkörpers (24) ausgebildet ist, der den Innenkörper vollumfänglich umschließtdadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Schallkanals (20) sich in einem orthogonal zur Längsrichtung des schlitzförmigen Ausgangs liegenden Querschnitt in Richtung des Ausgangs (30) verengt, so dass sich ein Schalldruck einer Schallwelle beim Durchlaufen des Schallkanals (20) erhöht.Sound transformer with an input (16) for radiating in sound waves, at least one output (30) for emitting transformed sound waves and with at least one sound channel (20) which conducts the sound waves from the input (16) to the output (30), the sound channel (20) has a rotationally symmetrical cross section in the area of the inlet (16) in a sectional plane running transversely to a main direction of propagation of the sound waves, which cross section transitions into a slit-shaped cross section in the area of the outlet (30), further comprising an outer body (24) and one inside of the outer body (24) arranged inner body (22), wherein the sound channel (20) is formed as a gap between an outer surface of the inner body (22) and an inner surface of the outer body (24), which completely encloses the inner body, characterized in that the width of the sound channel (20) in a cross section orthogonal to the longitudinal direction of the slit-shaped exit tt narrows in the direction of the outlet (30), so that a sound pressure of a sound wave increases when passing through the sound channel (20).

Description

Die Erfindung betrifft einen Schalltransformator nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und einen Lautsprecher mit einem Schalltransformator dieser Art.The invention relates to a sound transformer according to the preamble of claim 1 and a loudspeaker with a sound transformer of this type.

Es ist bekannt, in Lautsprechern Schalltransformatoren einzusetzen, die einen Eingang zum Einstrahlen von Schallwellen und wenigstens einen Ausgang zum Abstrahlen von transformierten Schallwellen umfassen. Derartige Schalltransformatoren sind in bekannten Lautsprechern insbesondere trichter- oder trompetenförmig ausgebildet. Sie können beispielsweise in Sprachrohren, Trichterlautsprechern oder Blasinstrumenten die Schallabstrahlung beeinflussen. Dabei findet die Schallwelle nach dem Eintritt in die Eingangsöffnung zunächst die reelle Strahlungsimpedanz des Rohres vor und der Übergang vom Rohr in den Freiraum erfolgt durch allmähliche Erweiterung des Rohrquerschnitts. Um geringe Reflexionen zurück in den Trichter zu vermeiden, ist der Endquerschnitt des Rohrs nach der herkömmlichen Lehre so groß wie möglich zu gestalten.It is known to use sound transformers in loudspeakers, which have an input for radiating in sound waves and at least one output for radiating transformed sound waves. In known loudspeakers, sound transformers of this type are designed in particular in the shape of a funnel or trumpet. For example, they can influence the sound radiation in speaking tubes, horn loudspeakers or wind instruments. After entering the entrance opening, the sound wave initially encounters the real radiation impedance of the pipe and the transition from the pipe to the free space takes place through the gradual expansion of the pipe cross section. In order to avoid slight reflections back into the funnel, the end cross-section of the pipe should be designed as large as possible according to conventional wisdom.

Das von dem Trichter abgestrahlte Schallfeld hat dabei eine Symmetrie, die der Symmetrie des Trichters entspricht. Der Schall wird dadurch mit dem gleichen Abstrahlwinkel in seitliche Richtungen abgestrahlt wie nach oben und unten. Dadurch kann es zu Schallreflexionen am Boden und/oder an der Decke kommen, die im Ohr des Hörers mit direkt ankommenden Schallwellen interferieren. Da sich in Räumen die Ohren von Hörern ohnehin nur in einem relativ kleinen Höhenbereich bewegen, führt Schallleistung, die nicht in diesen Höhenbereich gestrahlt wird, zu Interferenzen oder zu Verlustleistungen.The sound field emitted by the funnel has a symmetry that corresponds to the symmetry of the funnel. The sound is thus emitted with the same radiation angle in lateral directions as it is up and down. This can lead to sound reflections on the floor and/or ceiling, which interfere with directly arriving sound waves in the listener's ear. Since the ears of listeners only move in a relatively small treble range in rooms anyway, sound power that is not radiated into this treble range leads to interference or power losses.

Ferner sind herkömmliche Schalltransformatoren so ausgestaltet, dass die gesamten von dem hinter dem Schalltransformator angeordneten Schwingungsgeber erzeugten Schwingungen möglichst vollständig und originalgetreu übertragen werden.Furthermore, conventional sound transformers are designed in such a way that all of the vibrations generated by the vibration generator arranged behind the sound transformer are transmitted as completely and faithfully as possible.

Es ist jedoch bekannt, dass bereits im Schwingungsgeber Artefakte wie Oberschwingungen und dergleichen erzeugt werden, die vom Material des Schwingungsgebers, der Membran oder einer Kalotte oder einem Kegel abhängen. Ein originalgetreues Abstrahlen oder Verstärken dieser Artefakte ist daher entgegen dem anderslautenden technischen Vorurteil nicht immer wünschenswert.However, it is known that artifacts such as harmonics and the like are already generated in the vibration generator, which depend on the material of the vibration generator, the membrane or a cap or a cone. Fidelity to the original or amplification of these artefacts is therefore not always desirable, contrary to technical prejudice.

Die DE 689 15 582 T2 offenbart einen Schalltransformator nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Aus der DE 10 2005 051 809 B3 ist ein Schalltransformator mit zwei durch eine Trennwand getrennten Wellenleitern bekannt.the DE 689 15 582 T2 discloses an acoustic transformer according to the preamble of claim 1. From DE 10 2005 051 809 B3 a sound transformer with two waveguides separated by a partition wall is known.

Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, einen Schalltransformator bereitzustellen, der einerseits Artefakte des Schwingungsgebers wirkungsvoll herausfiltern kann und andererseits die Schallwellen zumindest in einem vorgegebenen Frequenzbereich wirkungsvoll in ein langreichweitiges Schallwellenfeld transformiert.The invention is based in particular on the object of providing a sound transformer which on the one hand can effectively filter out artefacts of the vibration generator and on the other hand effectively transforms the sound waves at least in a predetermined frequency range into a long-range sound wave field.

Die Aufgabe wird insbesondere durch einen Schalltransformator nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und durch einen Lautsprecher mit einem solchen Schalltransformator gelöst.The object is achieved in particular by a sound transformer according to the preamble of claim 1 and by a loudspeaker with such a sound transformer.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous configurations of the invention result from the dependent claims.

Die Erfindung geht insbesondere aus von einem Schalltransformator mit einem Eingang zum Abstrahlen von Schallwellen, wenigstens einem Ausgang zum Abstrahlen von transformierten Schallwellen und mit wenigstens einem Schallkanal, der die Schallwellen vom Eingang zum Ausgang leitet.The invention is based in particular on a sound transformer with an input for emitting sound waves, at least one output for emitting transformed sound waves and with at least one sound channel which conducts the sound waves from the input to the output.

Es wird vorgeschlagen, dass der Schallkanal in einer transversal zu einer Hauptausbreitungsrichtung der Schallwellen verlaufenden Schnittebene einen rotationssymmetrischen Querschnitt hat, der im Bereich des Ausgangs in einen schlitzförmigen Querschnitt übergeht. Vom schlitzförmigen Querschnitt werden im idealen Fall eines unendlich langen Schlitzes Zylinderwellen abgestrahlt, deren Energie umgekehrt proportional zum Abstand zum Lautsprecher abfällt, während die Strahlungsenergie eines Kugelwellenfelds bekanntlicherweise umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands abfällt. Das Strahlungsfeld wird dadurch sehr viel langreichweitiger, was auch bei einem nicht idealen Schlitz von endlicher Länge deutlich spürbar ist.It is proposed that the sound channel has a rotationally symmetrical cross section in a sectional plane running transversely to a main propagation direction of the sound waves, which cross section transitions into a slit-shaped cross section in the region of the outlet. In the ideal case of an infinitely long slit, cylindrical waves are radiated from the slit-shaped cross-section, the energy of which falls inversely proportional to the distance from the loudspeaker, while the radiant energy of a spherical wave field falls inversely proportional to the square of the distance. As a result, the radiation field has a much longer range, which is clearly noticeable even with a non-ideal slit of finite length.

Neben diesem Reichweitenvorteil hat sich herausgestellt, dass das von einem erfindungsgemäßen Schalltransformator abgestrahlte Schallfeld eine überraschend hohe Qualität hat. Insbesondere hat sich ergeben, dass das entstehende Schallfeld demjenigen einer idealen, in der Ausgangsöffnung schwingenden Luftsäule entspricht und dass Einflüsse von Materialeigenschaften der anregenden Membran im Schwingungsgeber auf den Klang weitestgehend eliminiert werden. Dies wird durch eine Schallführung bewirkt, die zu einem Impedanzsprung der Schall-Strahlungsimpedanz am Ausgang des Schalltransformators führt. Der von einer Membran oder andersgearteten Materialfläche des Schwingungsgebers erzeugte Schalldruck wird derart geführt, dass durch eine Verengung der Schallführungskanäle eine Kompression bzw. Schalldruckerhöhung stattfindet. Am Ende der Schallführung öffnet sich diese schlagartig in den angrenzenden, quasi unendlichen Raum. Dies führt zu einem schlagartigen Abfall des Schalldrucks, also einem negativen Drucktransienten. Dieser Impedanzsprung führt dazu, dass die Oberfläche des Transformators dann wie die eigentliche schallerzeugende Fläche wirkt, da sich hier eine Grenzfläche bildet, die selbst im Rhythmus des Schallsignals schwingt.In addition to this range advantage, it has been found that the sound field radiated by a sound transformer according to the invention has a surprisingly high quality. In particular, it has been found that the resulting sound field corresponds to that of an ideal air column vibrating in the outlet opening and that the influence of material properties of the exciting membrane in the vibration generator on the sound is largely eliminated. This is caused by sound conduction, which leads to an impedance jump in the sound-radiation impedance at the output of the sound transformer. The sound pressure generated by a membrane or other type of material surface of the vibration generator is guided in such a way that a compression or sound pressure increase takes place due to a narrowing of the sound guide channels. At the end of the sound guide, it suddenly opens up into the adjoining, almost infinite space. This leads to a sudden drop in sound pressure, i.e. a negative pressure transient. This jump in impedance means that the surface of the transformer then acts like the actual sound-generating surface, since a boundary surface is formed here that itself oscillates to the rhythm of the sound signal.

Der Eingangsquerschnitt kann insbesondere so vor dem Schwingungsgeber angeordnet werden, dass Artefakte gar nicht in den Schallkanal eingestrahlt werden bzw. bereits im Anfangsbereich des Schallkanals gedämpft werden.In particular, the inlet cross section can be arranged in front of the vibration generator in such a way that artefacts are not radiated into the sound channel at all or are already damped in the initial area of the sound channel.

In einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, den Schalltransformator mit einem Außenkörper und einem im Inneren des Außenkörpers angeordneten Innenkörper auszustatten, wobei der Schallkanal als Spalt zwischen einer Außenfläche des Innenkörpers und einer Innenfläche des Außenkörpers ausgebildet ist. Dadurch kann ein vergleichsweise enger Schallkanal erreicht werden, in dem insbesondere bei geeigneter Geometrie und Symmetrie die Artefakte im Schallfeld nicht propagieren können.In a development of the invention, it is proposed to equip the sound transformer with an outer body and an inner body arranged inside the outer body, with the sound channel being designed as a gap between an outer surface of the inner body and an inner surface of the outer body. As a result, a comparatively narrow sound channel can be achieved in which the artefacts in the sound field cannot propagate, particularly given suitable geometry and symmetry.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass der Schallkanal sich in Richtung des Ausgangs verengt, so dass sich ein Schalldruck einer Schallwelle beim Durchlaufen des Schallkanals erhöht. Nur durch die Erhöhung des Schalldrucks bzw. der Amplitude des Schalldrucks kann am Ausgang ein so starker Druckabfall erreicht werden, dass die Grenzfläche selbst wie eine schwingende Membran aus Luft wirkt.According to the invention, it is proposed that the sound channel narrows in the direction of the exit, so that the sound pressure of a sound wave increases as it passes through the sound channel. Only by increasing the sound pressure or the amplitude of the sound pressure can such a strong pressure drop be achieved at the outlet that the interface itself acts like an oscillating membrane made of air.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung hat der Schallkanal im Bereich des Eingangs einen kreisringförmigen Querschnitt, der vorzugsweise konzentrisch zu einer kreisförmigen Membran des Schwingungsgebers angeordnet ist und dessen Innen- und Außenradius sich in der Hauptausbreitungsrichtung der Schallwellen bei gleichbleibender oder geringer werdender Differenz zunächst vergrößert. Im an den Eingang anschließenden Anfangsbereich ergibt sich dadurch ein kegelmantelförmiger Spalt. Im weiteren Verlauf wird in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung der Querschnitt immer länglicher, wobei zwei einander in Richtung eines kleineren Durchmessers gegenüberliegende Bereiche mit wachsender Entfernung zum Eingang näher zusammenrücken und im Bereich des Ausgangs schließlich so verschmelzen, dass der Querschnitt in eine Schlitzform übergeht.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the sound channel has a circular cross-section in the area of the entrance, which is preferably arranged concentrically to a circular membrane of the vibration generator and whose inner and outer radius initially increases in the main propagation direction of the sound waves with the difference remaining the same or decreasing. This results in a gap in the shape of a cone shell in the starting area adjoining the entrance. In the further course of the process, in an advantageous embodiment of the invention, the cross section becomes more and more elongated, with two areas opposite each other in the direction of a smaller diameter moving closer together with increasing distance from the inlet and finally merging in the area of the outlet so that the cross section changes into a slit shape.

Eine Absorption innerhalb des Schallkanals kann weitgehend vermieden werden, wenn die Außenfläche des Innenkörpers und die Innenfläche des Außenkörpers aus einem harten, schallreflektierenden Material gebildet sind.Absorption within the sound channel can be largely avoided if the outer surface of the inner body and the inner surface of the outer body are made of a hard, sound-reflecting material.

Ferner wird vorgeschlagen, dass eine Öffnung des schlitzförmigen Ausgangs von einer im Wesentlichen senkrecht zur Hauptausbreitungsrichtung stehenden Fläche umgeben ist, so dass ich die Schallführung am Ausgang wie eine Öffnung in eine unendliche Fläche verhält. Dadurch fällt am Ausgang die Flussimpedanz rapide, beinahe sprungartig, ab.It is also proposed that an opening of the slit-shaped exit is surrounded by a surface that is essentially perpendicular to the main direction of propagation, so that the sound guide at the exit behaves like an opening in an infinite surface. As a result, the flux impedance drops rapidly, almost abruptly, at the outlet.

Insbesondere wird vorgeschlagen, dass der Schallkanal mehrere vom Eingang zum Ausgang verlaufende und sich im Ausgang vereinigende Schallausbreitungswege umfasst, die die gleiche Länge haben, so dass an der Ausgangsöffnung ein kohärentes Schallfeld entsteht. Als Schallausbreitungswege sollen in diesem Zusammenhang Wege mit minimaler Wirkung bezeichnet werden. Unterschiedliche Schallausbreitungswege können dabei kontinuierlich ineinander übergehen. Insbesondere bei kreisringförmigem Querschnitt des Eingangs verläuft so ein Schallausbreitungsweg mit minimaler Wirkung in einer radialen Ebene mit vorgegebenem Winkel bezogen auf eine Symmetrieachse der Eingangsöffnung.In particular, it is proposed that the sound channel comprises a plurality of sound propagation paths running from the input to the output and combining at the output, which paths have the same length, so that a coherent sound field is created at the output opening. In this context, paths with minimal effect should be referred to as sound propagation paths. Different sound propagation paths can continuously merge into one another. A sound propagation path with minimal effect runs in a radial plane with a predetermined angle in relation to an axis of symmetry of the inlet opening, particularly in the case of a circular cross-section of the inlet.

Insbesondere kann der Schallkanal so ausgebildet werden, dass an der Ausgangsöffnung durch den Druckgradienten eine Grenzfläche entsteht, die hochgradig synchron zu der in den Eingang eingeleiteten Anregung schwingt.In particular, the sound channel can be designed in such a way that the pressure gradient at the outlet opening creates a boundary surface which oscillates to a high degree synchronously with the excitation introduced into the inlet.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Lautsprecher mit einem Schwingungsgeber als Schallwellenerzeuger und einer mit dem Eingang vor dem Schallwellenerzeuger angeordneten Schalltransformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Der Schalltransformator transformiert die von dem Schwingungsgeber in den Eingang eingestrahlten Schallwellen.A further aspect of the invention relates to a loudspeaker with a vibration generator as a sound wave generator and a sound transformer according to one of the preceding claims arranged with the input in front of the sound wave generator. The sound transformer transforms the sound waves radiated into the input by the vibration generator.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Figuren. Die Beschreibung, die Ansprüche und die Figuren enthalten zahlreiche Merkmale in speziellen Kombinationen, die der Fachmann ohne weiteres in anderen Kombinationen oder Unterkombinationen betrachten wird, um die Erfindung an den von ihm gewünschten Anwendungsbereich anzupassen, ohne den durch die Ansprüche definierten Schutzbereich zu verlassen.

1 zeigt schematisch einen Schwingungsgeber mit einem darauf aufgesetzten Schalltransformator in einer perspektivischen Ansicht.
2 zeigt den Schwingungsgeber und den Schalltransformator aus 1 in einer Teilschnittdarstellung.
3 zeigt den Schwingungsgeber und den Schalltransformator aus den 1 und 2 in einer vertikalen Draufsicht.
4 zeigt einen Schallkanal des Schalltransformators aus den 1 - 3 in einem Schnitt entlang der Linie III-III aus 3 .
5 zeigt den Schalltransformator in einem Schnitt entlang der Linie IV-IV in 3 .

Further advantages result from the following description of the figures. The description, the claims and the figures contain numerous features in specific combinations, which a person skilled in the art will readily consider in other combinations or sub-combinations in order to adapt the invention to the field of application he desires, without departing from the scope of protection defined by the claims.

1 shows schematically a vibrator with a sound transformer placed on it in a perspective view.
2 shows the vibrator and the sound transformer 1 in a partial sectional view.
3 shows the vibrator and the sound transformer from the 1 and 2 in a vertical plan view.
4 shows a sound channel of the sound transformer from the 1 - 3 in a section along line III-III 3 .
5 shows the sound transformer in a section along the line IV-IV in 3 .

1 und 2 zeigen einen Schwingungsgeber 10 mit einem darauf aufgesetzten Schalltransformator 12 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Schwingungsgeber 10 umfasst einen elektromagnetisch angetriebenen Lautsprecher mit einer von einer Abdeckung 14 abgedeckten Membran, die Schallwellen erzeugt. Auf der Abdeckung 14 ist der Schalltransformator 12 montiert, in dem ein kreisringförmiger Eingang 16 des Schalltransformators 12 über einem kreisringförmigen Bereich der Abdeckung 14 liegt, in dem diese mit radial verlaufenden Schlitzen 18 ausgestattet ist, die Schall in einem Schallkanal 20 des Schalltransformators 12 eindringen lassen. 1 and 2 show a vibration generator 10 with a sound transformer 12 placed thereon according to an exemplary embodiment of the invention. The vibration generator 10 includes an electromagnetically driven loudspeaker with a membrane covered by a cover 14 that generates sound waves. The sound transformer 12 is mounted on the cover 14, in which a circular ring-shaped input 16 of the sound transformer 12 lies over a circular ring-shaped area of the cover 14 in which it is equipped with radially extending slots 18 which allow sound to penetrate into a sound channel 20 of the sound transformer 12 .

Der Schallkanal 20 ist als ein Spalt zwischen einer Außenfläche eines Innenkörpers 22 und einer Innenfläche eines Außenkörpers 24 des Schalltransformators ausgebildet. Dabei umschließt der Schallkanal 20 den Innenkörper 22 vollumfänglich, so dass die gesamte Oberfläche des Innenkörpers 22 bis auf einen kreisförmigen, an der Abdeckung 14 anliegenden Bereich eine Begrenzungswand des Schallkanals 20 bildet. Der Innenkörper 22 ist über Haltestege 26 im Außenkörper 24 befestigt. Die Haltestege 26 verlaufen radial zu einer Mittelachse des Schwingungsgebers 10 , der gleichzeitig eine Hauptausbreitungsrichtung 28 der Schallwellen definiert und eine zweifache Rotationssymmetrieachse des Schalltransformators 12 bildet, der sowohl zu einer horizontalen als auch zu einer vertikalen Ebene spiegelsymmetrisch ausgebildet ist.The sound channel 20 is formed as a gap between an outer surface of an inner body 22 and an inner surface of an outer body 24 of the sound transformer. The sound channel 20 completely encloses the inner body 22 , so that the entire surface of the inner body 22 forms a boundary wall of the sound channel 20 except for a circular area lying against the cover 14 . The inner body 22 is fastened in the outer body 24 via retaining webs 26 . The retaining webs 26 run radially to a central axis of the vibration generator 10, which simultaneously defines a main propagation direction 28 of the sound waves and forms a double axis of rotational symmetry of the sound transformer 12, which is mirror-symmetrical to both a horizontal and a vertical plane.

Der Schalltransformator 12 ist dazu vorgesehen, in einem Lautsprecher so montiert zu werden, dass ein Ausgang 30 mit einem schlitzförmigen Querschnitt mit seiner Längsrichtung vertikal ausgerichtet ist, so dass der Schalltransformator 12 am Ausgang 30 ein Schallfeld erzeugt, das näherungsweise halbzylinderförmig mit vertikaler Achse ausgestaltet ist.The sound transformer 12 is intended to be mounted in a loudspeaker in such a way that an output 30 with a slot-shaped cross section is aligned vertically with its longitudinal direction, so that the sound transformer 12 generates a sound field at the output 30 that is approximately semi-cylindrical with a vertical axis .

Die Breite des Schallkanals 20 , also der Abstand zwischen dem Innenkörper 22 und dem Außenkörper 24 , verengt sich in Richtung des Ausgangs 30 allmählich, so dass sich ein Schalldruck einer Schallwelle beim Durchlaufen des Schallkanals erhöht. Der im Bereich des Eingangs kreisringförmige Querschnitt weitet sich mit zunehmender Entfernung vom Eingang 16 zunächst kegelmantelförmig auf, um dann im weiteren Verlauf immer länglicher zu werden, wobei zwei in einer Richtung des kleineren Durchmessers gegenüberliegende Bereiche näher zusammenrücken und die Endbereiche in Richtung des größeren Durchmessers sich proportional zum Abstand vom Eingang 16 voneinander entfernen, bis die beiden zusammenrückenden gegenüberliegenden Bereiche im Ausgang 30 derart verschmelzen, dass der zunehmend längsovale Querschnitt in eine Schlitzform übergeht.The width of the sound channel 20, ie the distance between the inner body 22 and the outer body 24, gradually narrows in the direction of the outlet 30, so that the sound pressure of a sound wave increases as it passes through the sound channel. The cross-section, which is circular in the area of the inlet, initially widens in the shape of a cone envelope as the distance from the inlet 16 increases, only to then become increasingly elongated as it progresses, with two opposite areas moving closer together in a direction of the smaller diameter and the end areas moving closer together in the direction of the larger diameter proportional to the distance from the entrance 16 from each other, until the two moving together opposing areas in the exit 30 merge in such a way that the increasingly longitudinally oval cross-section changes into a slot shape.

Die Außenflächen des Innenkörpers 22 und die Innenflächen des Außenkörpers 24 sind aus einem harten, schallreflektierenden Material gebildet.The outer surfaces of the inner body 22 and the inner surfaces of the outer body 24 are formed of a hard, sound-reflecting material.

Eine Öffnung des schlitzförmigen Ausgangs 30 ist im montierten Zustand von einer im Wesentlichen senkrecht zu der Hauptausbreitungsrichtung stehenden Fläche umgeben, so dass sich die Schallführung am Ausgang 30 wie eine Öffnung in eine unendliche Fläche verhält. Dazu kann der in den 1 und 2 dargestellte Rand durch eine geeignete Fläche in einem gewünschten Dekor zu den Seiten hin erweitert werden.In the installed state, an opening of the slot-shaped outlet 30 is surrounded by a surface that is essentially perpendicular to the main direction of propagation, so that the sound guide at the outlet 30 behaves like an opening in an infinite surface. To do this, the in the 1 and 2 shown edge can be extended by a suitable surface in a desired decor to the sides.

Im Ausgang 30 treffen sich verschiedene Schallausbreitungswege bzw. Pfade von Schallwellen, die in unterschiedlichen Richtungen um den Innenkörper herum propagiert sind. Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist, dass der Schallkanal 30 so ausgebildet ist, dass die effektiven Schallausbreitungswege von dem Eingang 16 zum Ausgang 30 im Wesentlichen unabhängig von der Position des betrachteten Endpunkts in der Ausgangsöffnung 30 sind. Dazu ist der Neigungswinkel, mit dem sich der Innenkörper zum Ausgang hin keilartig verengt, betragsgleich mit dem Winkel, in dem sich der Innenkörper in einem Vertikalschnitt kegelartig aufweitet. Durch diese Längengleichheit der akustischen Ausbreitungspfade wird in der schlitzförmigen Fläche des Ausgangs 30 eine vollkommen kohärente Schwingung erzeugt und Interferenzen zwischen Beiträgen unterschiedlicher Ausbreitungswege werden zumindest für Komponenten des Schallfelds, die in einer Multipool-Zerlegung am Eingang 16 rotationssymmetrisch zur Hauptausbreitungsrichtung 28 sind, vermieden. Dadurch entsteht in der Ausgangsöffnung 30 eine Grenzfläche, in welcher der Schalldruck durch die Verengung der Schallkanäle 20 und durch das Zusammenlaufen mehrerer Schallausbreitungswege mit hohem Schalldruck schwingt.Various sound propagation paths or paths of sound waves, which are propagated in different directions around the inner body, meet in the outlet 30 . An essential feature of the invention is that the sound channel 30 is designed in such a way that the effective sound propagation paths from the input 16 to the output 30 are essentially independent of the position of the end point in the output opening 30 under consideration. For this purpose, the angle of inclination at which the inner body narrows in a wedge-like manner towards the outlet is equal to the angle at which the inner body widens conically in a vertical section. Due to this equal length of the acoustic propagation paths, a completely coherent oscillation is generated in the slit-shaped surface of the exit 30 and interference between contributions from different propagation paths is avoided at least for components of the sound field that are rotationally symmetrical to the main propagation direction 28 in a multipool decomposition at the entrance 16. This creates a boundary surface in the outlet opening 30 in which the sound pressure oscillates with high sound pressure due to the narrowing of the sound channels 20 and the convergence of a number of sound propagation paths.

Da sich nach dem Ausgang 30 der Raum schlagartig öffnet, entsteht an dieser Grenzfläche ein Druckgradient bzw. ein Impedanzsprung und das von der im Ausgang 30 schwingenden Luftsäule erzeugte Schallfeld wird mit hoher Effizienz abgestrahlt.Since the space suddenly opens up after the outlet 30, a pressure gradient or an impedance jump occurs at this interface and the sound field generated by the air column oscillating in the outlet 30 is radiated with high efficiency.

Die 4 und 5 zeigen den Schallausbreitungskanal in den in 3 dargestellten Vertikalschnitten. Ein Vertikalschnitt in einer Mittelebene des Schalltransformators 12 ist gestrichelt in 3 dargestellt, so dass unterschiedliche Schallausbreitungswege 20a , 20b mit gleicher Länge erkennbar sind.the 4 and 5 show the sound propagation channel in the in 3 shown vertical sections. A vertical section in a center plane of the sound transformer 12 is shown in dashed lines 3 represent placed so that different sound propagation paths 20a, 20b with the same length can be seen.

Claims

Sound transformer with an input (16) for radiating in sound waves, at least one output (30) for emitting transformed sound waves and with at least one sound channel (20) which conducts the sound waves from the input (16) to the output (30), the sound channel (20) in the area of the entrance (16) has a rotationally symmetrical cross-section in a sectional plane running transversely to a main direction of propagation of the sound waves, which transitions into a slit-shaped cross-section in the area of the exit (30), further comprising an outer body (24) and one inside of the outer body (24) arranged inner body (22), wherein the sound channel (20) is designed as a gap between an outer surface of the inner body (22) and an inner surface of the outer body (24), which completely encloses the inner body characterized in that the width of the Sound channel (20) in a transverse direction orthogonal to the longitudinal direction of the slit-shaped exit Hnitt narrows in the direction of the outlet (30), so that a sound pressure of a sound wave increases as it passes through the sound channel (20).

sound transformer claim 1 , characterized in that the sound channel in the area of the entrance (16) has a circular cross-section, the inner and outer radius of which initially increases in the main propagation direction of the sound waves while the difference remains the same or decreases, and in the further course the cross-section becomes longer and longer, with two areas opposite each other in the direction of a smaller diameter move closer together and finally merge in the area of the outlet (30) in such a way that the cross section changes into a slit shape.

Sound transformer according to one of Claims 1 - 2 , characterized in that the outer surface of the inner body (22) and the inner surface of the outer body (24) are formed of a hard, sound-reflecting material.

Sound transformer according to one of the preceding claims, characterized in that an opening of the slot-shaped output (30) is surrounded by a surface which is essentially perpendicular to the main propagation direction, so that the sound guide at the output (30) behaves like an opening in an infinite surface .

Sound transformer according to one of the preceding claims, characterized in that the sound channel (20) comprises several sound propagation paths running from the input (16) to the output (30) and combining at the output, which have the same length, so that at the output opening (30) a coherent sound field is created.

Sound transformer according to one of the preceding claims, characterized in that the sound channel (20) is designed in such a way that the pressure gradient at the output opening creates a boundary surface which oscillates highly synchronously with the excitation introduced into the input (16).

Loudspeaker with a vibration generator as the sound wave generator and with a sound transformer according to one of the preceding claims which is arranged with the input in front of the sound wave generator and which transforms the sound waves radiated into the input by the vibration generator.